文档介绍：. .
2 / 15
PTA生产中4-CBA浓度的影响因素分析和软测量
          王丽军1  宏建1  希2
  (1．大学信息科学与工程学院；2．大学材料与化工学院，310027)
摘  要：根据化纤公司75kt/a精对苯二甲酸(PTA）的生产工艺，建立了对二甲苯（PX）氧化反应器的数学模型，模型能够较好地预测不同工艺条件下的对羧基苯甲醛(4-CBA)浓度。在此模型基础上，对现有工艺过程进行了数值模拟，结果发现，4-CBA浓度与尾气co2浓度和单位液相体积耗氧速率具有很强的相关性。通过数据回归得到了4-CBA软测量模型，该软测量模型结果与工业运行实测结果基本一致。
关键词：精对苯二甲酸对二甲苯  对羧基苯甲醛  数学模型  软测量
中图分类号：TQ245．1 22  文献识别码：A  文章编号：1001-0041(2005)06-0001-04
    对苯二甲酸(TA)是聚酯纤维的重要原料，主要采用对二甲米(PX)液相空气氧化法生产。其中，对羧基苯甲醛(4-CBA)是主要的有色副产物，也是精对苯二甲酸(PTA)产品中的主要杂质与重要质量指标。为了节能降耗，并保证PTA的产品纯度，一般工业要求其含量在TA 中为1 500～3000μg/g。但实际生产中，由于4-CBA含量无法
在线分析，离线分析又滞后，不能满足控制要求，因此迫切需要建立一个能够较精确预测4-CBA浓度软测量模型。大学对PX氧化过程进行了多年研究，在反应机理与动力学[1~4]、反应器流动与传递规律[5]等方面获得了大量规律性认识和基础数据。作者在研究基础上，建立氧化反应器数学模型，考察不同因素对4-CBA浓度的影响,建立了方便应用于工业过程的4-CBA浓度软测量模型。
1  氧化反应器数学模型
    以化纤公司75 kt／PTA生产工艺为研究对象．相关工艺参数见表1。
    表1 PTA装置氧化反应器工艺参数
    Tab．1  Process conditions Of PTA 0xidatiorI reactor
. .
3 / 15
  PTA装置的氧化反应器采用连续搅拌鼓泡一二三主器混合均匀、传质效果好且无置换热器，通过溶剂蒸发后冷凝回流移走反应热，控制釜温度。空气、液相反应物PX、催化剂和溶剂(醋酸和水的混合物)连续进料，淤浆产物TA从塔底部出料，反应器结构示意图参见图1。
    图l Px氧化反应器示意图
   Schematic dlagrm：of PX oxidation reactor
    搅拌鼓泡塔的浓度不均匀、压力不均匀和温度不均匀等现象对反应过程的影响很小，气液固三相可作为全混考虑。
    非挥发性液相组分的物料衡算式如下：
    F
. .
4 / 15
inXin,i=FoutXi+Ri
式中Fin,Fout—反应器进出口流量；
 Xin,i,Xi—反应器进口和反应器各组分的浓度；Ri—i组分(i代表PX，TALD，PT，4-CBA，TA)的总生成速率。
    反应路径如下，其中4-cBA是与产物TA相邻的一个中间产物，：
       对挥发性组分溶剂醋酸和水，总的物料衡算方程：
FinXin'H2O   + RH2O    +FLXL,H2O    =  FoutXh2o+Fv yGh2o
FinXin,HAc +FLXL,HAc=Fout XHAc+Fv yG,HAc
式中Fv,FL_____塔顶蒸汽量和回流；RH2O——水的生成速率
    ,hA_____水和醋酸液相中的摩尔分数：
  yc,H2O,yG,HAc——水和醋酸气相中的摩尔分数。
    其它组分，如氧气，氮气，Co2，C0等也可按照式(1)～(3)一样方式建立物料衡算方程。
    氧化反应动力学数据是反应器模型最重要的模型参数，采用文献[l～4]给出的结果，反应遵循分数型动力学规律，各步主反应动力学由式
(4)给出，副反应主要是生成C02的燃烧反应，动力学由式(5)给出：
. .
4 / 15
式中  Xi——液相组分Px，TALD，PT，4-CBA的浓度；
    rco2—C02生成速率。
   